src/similar.cc

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2004 John Ellis
   3  * Copyright (C) 2008 - 2016 The Geeqie Team
   4  *
   5  * Author: John Ellis
   6  *
   7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   9  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  10  * (at your option) any later version.
  11  *
  12  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  15  * GNU General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
  18  * with this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  19  * 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
  20  */
  21
  22
  23 #include "main.h"
  24 #include "similar.h"
  25
  26 /**
  27  * @file
  28  *
  29  * These functions are intended to find images with similar color content. For
  30  * example when an image was saved at different compression levels or dimensions
  31  * (scaled down/up) the contents are similar, but these files do not match by file
  32  * size, dimensions, or checksum.
  33  *
  34  * These functions create a 32 x 32 array for each color channel (red, green, blue).
  35  * The array represents the average color of each corresponding part of the
  36  * image. (imagine the image cut into 1024 rectangles, or a 32 x 32 grid.
  37  * Each grid is then processed for the average color value, this is what
  38  * is stored in the array)
  39  *
  40  * To compare two images, generate a ImageSimilarityData for each image, then
  41  * pass them to the compare function. The return value is the percent match
  42  * of the two images. (for this, simple comparisons are used, basically the return
  43  * is an average of the corresponding array differences)
  44  *
  45  * for image_sim_compare(), the return is 0.0 to 1.0: \n
  46  *  1.0 for exact matches (an image is compared to itself) \n
  47  *  0.0 for exact opposite images (compare an all black to an all white image) \n
  48  * generally only a match of > 0.85 are significant at all, and >.95 is useful to
  49  * find images that have been re-saved to other formats, dimensions, or compression.
  50  */
  51
  52 ImageSimilarityData *image_sim_new()
  53 {
  54         auto sd = g_new0(ImageSimilarityData, 1);
  55
  56         return sd;
  57 }
  58
  59 void image_sim_free(ImageSimilarityData *sd)
  60 {
  61         g_free(sd);
  62 }
  63
  64 static gint image_sim_channel_eq_sort_cb(gconstpointer a, gconstpointer b)
  65 {
  66         auto pa = static_cast<const gint *>(a);
  67         auto pb = static_cast<const gint *>(b);
  68         if (pa[1] < pb[1]) return -1;
  69         if (pa[1] > pb[1]) return 1;
  70         return 0;
  71 }
  72
  73 static void image_sim_channel_equal(guint8 *pix, gint len)
  74 {
  75         gint *buf;
  76         gint i;
  77         gint p;
  78
  79         buf = g_new0(gint, len * 2);
  80
  81         p = 0;
  82         for (i = 0; i < len; i++)
  83                 {
  84                 buf[p] = i;
  85                 p++;
  86                 buf[p] = static_cast<gint>(pix[i]);
  87                 p++;
  88                 }
  89
  90         qsort(buf, len, sizeof(gint) * 2, image_sim_channel_eq_sort_cb);
  91
  92         p = 0;
  93         for (i = 0; i < len; i++)
  94                 {
  95                 gint n;
  96
  97                 n = buf[p];
  98                 p += 2;
  99                 pix[n] = static_cast<guint8>(255 * i / len);
 100                 }
 101
 102         g_free(buf);
 103 }
 104
 105 static void image_sim_channel_norm(guint8 *pix, gint len)
 106 {
 107         guint8 l, h, delta;
 108         gint i;
 109         gdouble scale;
 110
 111         l = h = pix[0];
 112
 113         for (i = 0; i < len; i++)
 114                 {
 115                 if (pix[i] < l) l = pix[i];
 116                 if (pix[i] > h) h = pix[i];
 117                 }
 118
 119         delta = h - l;
 120         scale = (delta != 0) ? 255.0 / static_cast<gdouble>(delta) : 1.0;
 121
 122         for (i = 0; i < len; i++)
 123                 {
 124                 pix[i] = static_cast<guint8>(static_cast<gdouble>(pix[i] - l) * scale);
 125                 }
 126 }
 127
 128 /*
 129  * The Alternate algorithm is only for testing of new techniques to
 130  * improve the result, and hopes to reduce false positives.
 131  */
 132 void image_sim_alternate_processing(ImageSimilarityData *sd)
 133 {
 134         gint i;
 135
 136         if (!options->alternate_similarity_algorithm.enabled)
 137                 {
 138                 return;
 139                 }
 140
 141         image_sim_channel_norm(sd->avg_r, sizeof(sd->avg_r));
 142         image_sim_channel_norm(sd->avg_g, sizeof(sd->avg_g));
 143         image_sim_channel_norm(sd->avg_b, sizeof(sd->avg_b));
 144
 145         image_sim_channel_equal(sd->avg_r, sizeof(sd->avg_r));
 146         image_sim_channel_equal(sd->avg_g, sizeof(sd->avg_g));
 147         image_sim_channel_equal(sd->avg_b, sizeof(sd->avg_b));
 148
 149         if (options->alternate_similarity_algorithm.grayscale)
 150                 {
 151                 for (i = 0; i < (gint)sizeof(sd->avg_r); i++)
 152                         {
 153                         guint8 n;
 154
 155                         n = (guint8)((gint)(sd->avg_r[i] + sd->avg_g[i] + sd->avg_b[i]) / 3);
 156                         sd->avg_r[i] = sd->avg_g[i] = sd->avg_b[i] = n;
 157                         }
 158                 }
 159 }
 160
 161 gint mround(gdouble x)
 162 {
 163         gint ipart = x;
 164         gdouble fpart = x-ipart;
 165         return (fpart < 0.5 ? ipart : ipart+1);
 166 }
 167
 168 void image_sim_fill_data(ImageSimilarityData *sd, GdkPixbuf *pixbuf)
 169 {
 170         gint w, h;
 171         gint rs;
 172         guchar *pix;
 173         gboolean has_alpha;
 174         gint p_step;
 175
 176         guchar *p;
 177         gint i;
 178         gint j;
 179         gint x_inc, y_inc, xy_inc;
 180         gint xs, ys;
 181         gint w_left, h_left;
 182
 183         gboolean x_small = FALSE;       /* if less than 32 w or h, set TRUE */
 184         gboolean y_small = FALSE;
 185         if (!sd || !pixbuf) return;
 186
 187         w = gdk_pixbuf_get_width(pixbuf);
 188         h = gdk_pixbuf_get_height(pixbuf);
 189         rs = gdk_pixbuf_get_rowstride(pixbuf);
 190         pix = gdk_pixbuf_get_pixels(pixbuf);
 191         has_alpha = gdk_pixbuf_get_has_alpha(pixbuf);
 192
 193         p_step = has_alpha ? 4 : 3;
 194         x_inc = w / 32;
 195         y_inc = h / 32;
 196         w_left = w;
 197         h_left = h;
 198
 199         if (x_inc < 1)
 200                 {
 201                 x_inc = 1;
 202                 x_small = TRUE;
 203                 }
 204         if (y_inc < 1)
 205                 {
 206                 y_inc = 1;
 207                 y_small = TRUE;
 208                 }
 209
 210         j = 0;
 211
 212         h_left = h;
 213         for (ys = 0; ys < 32; ys++)
 214                 {
 215                 if (y_small) j = static_cast<gdouble>(h) / 32 * ys;
 216                         else y_inc = mround(static_cast<gdouble>(h_left)/(32-ys));
 217                 i = 0;
 218
 219                 w_left = w;
 220                 for (xs = 0; xs < 32; xs++)
 221                         {
 222                         gint x, y;
 223                         gint r, g, b;
 224                         gint t;
 225                         guchar *xpos;
 226
 227                         if (x_small) i = static_cast<gdouble>(w) / 32 * xs;
 228                                 else x_inc = mround(static_cast<gdouble>(w_left)/(32-xs));
 229                         xy_inc = x_inc * y_inc;
 230                         r = g = b = 0;
 231                         xpos = pix + (i * p_step);
 232
 233                         for (y = j; y < j + y_inc; y++)
 234                                 {
 235                                 p = xpos + (y * rs);
 236                                 for (x = i; x < i + x_inc; x++)
 237                                         {
 238                                         r += *p; p++;
 239                                         g += *p; p++;
 240                                         b += *p; p++;
 241                                         if (has_alpha) p++;
 242                                         }
 243                                 }
 244
 245                         r /= xy_inc;
 246                         g /= xy_inc;
 247                         b /= xy_inc;
 248
 249                         t = ys * 32 + xs;
 250                         sd->avg_r[t] = r;
 251                         sd->avg_g[t] = g;
 252                         sd->avg_b[t] = b;
 253
 254                         i += x_inc;
 255                         w_left -= x_inc;
 256                         }
 257
 258                 j += y_inc;
 259                 h_left -= y_inc;
 260                 }
 261
 262         sd->filled = TRUE;
 263 }
 264
 265 ImageSimilarityData *image_sim_new_from_pixbuf(GdkPixbuf *pixbuf)
 266 {
 267         ImageSimilarityData *sd;
 268
 269         sd = image_sim_new();
 270         image_sim_fill_data(sd, pixbuf);
 271
 272         return sd;
 273 }
 274
 275 static gdouble alternate_image_sim_compare_fast(ImageSimilarityData *a, ImageSimilarityData *b, gdouble min)
 276 {
 277         gint sim;
 278         gint i;
 279         gint j;
 280         gint ld;
 281
 282         if (!a || !b || !a->filled || !b->filled) return 0.0;
 283
 284         min = 1.0 - min;
 285         sim = 0.0;
 286         ld = 0;
 287
 288         for (j = 0; j < 1024; j += 32)
 289                 {
 290                 for (i = j; i < j + 32; i++)
 291                         {
 292                         gint cr, cg, cb;
 293                         gint cd;
 294
 295                         cr = abs(a->avg_r[i] - b->avg_r[i]);
 296                         cg = abs(a->avg_g[i] - b->avg_g[i]);
 297                         cb = abs(a->avg_b[i] - b->avg_b[i]);
 298
 299                         cd = cr + cg + cb;
 300                         sim += cd + abs(cd - ld);
 301                         ld = cd / 3;
 302                         }
 303                 /* check for abort, if so return 0.0 */
 304                 if ((gdouble)sim / (255.0 * 1024.0 * 4.0) > min) return 0.0;
 305                 }
 306
 307         return (1.0 - ((gdouble)sim / (255.0 * 1024.0 * 4.0)) );
 308 }
 309
 310 gdouble image_sim_compare_transfo(ImageSimilarityData *a, ImageSimilarityData *b, gchar transfo)
 311 {
 312         gint sim;
 313         gint i1, i2, *i;
 314         gint j1, j2, *j;
 315
 316         if (!a || !b || !a->filled || !b->filled) return 0.0;
 317
 318         sim = 0.0;
 319
 320         if (transfo & 1) { i = &j2; j = &i2; } else { i = &i2; j = &j2; }
 321         for (j1 = 0; j1 < 32; j1++)
 322                 {
 323                 if (transfo & 2) *j = 31-j1; else *j = j1;
 324                 for (i1 = 0; i1 < 32; i1++)
 325                         {
 326                         if (transfo & 4) *i = 31-i1; else *i = i1;
 327                         sim += abs(a->avg_r[i1*32+j1] - b->avg_r[i2*32+j2]);
 328                         sim += abs(a->avg_g[i1*32+j1] - b->avg_g[i2*32+j2]);
 329                         sim += abs(a->avg_b[i1*32+j1] - b->avg_b[i2*32+j2]);
 330                         }
 331                 }
 332
 333         return 1.0 - (static_cast<gdouble>(sim) / (255.0 * 1024.0 * 3.0));
 334 }
 335
 336 gdouble image_sim_compare(ImageSimilarityData *a, ImageSimilarityData *b)
 337 {
 338         gint max_t = (options->rot_invariant_sim ? 8 : 1);
 339
 340         gint t;
 341         gdouble score, max_score = 0;
 342
 343         for(t = 0; t < max_t; t++)
 344         {
 345                 score = image_sim_compare_transfo(a, b, t);
 346                 if (score > max_score) max_score = score;
 347         }
 348         return max_score;
 349 }
 350
 351
 352 /*
 353 4 rotations (0, 90, 180, 270) combined with two mirrors (0, H)
 354 generate all possible isometric transformations
 355 = 8 tests
 356 = change dir of x, change dir of y, exchange x and y = 2^3 = 8
 357 */
 358 gdouble image_sim_compare_fast_transfo(ImageSimilarityData *a, ImageSimilarityData *b, gdouble min, gchar transfo)
 359 {
 360         gint sim;
 361         gint i1, i2, *i;
 362         gint j1, j2, *j;
 363
 364         if (options->alternate_similarity_algorithm.enabled)
 365                 {
 366                 return alternate_image_sim_compare_fast(a, b, min);
 367                 }
 368
 369         if (!a || !b || !a->filled || !b->filled) return 0.0;
 370
 371         min = 1.0 - min;
 372         sim = 0.0;
 373
 374         if (transfo & 1) { i = &j2; j = &i2; } else { i = &i2; j = &j2; }
 375         for (j1 = 0; j1 < 32; j1++)
 376                 {
 377                 if (transfo & 2) *j = 31-j1; else *j = j1;
 378                 for (i1 = 0; i1 < 32; i1++)
 379                         {
 380                         if (transfo & 4) *i = 31-i1; else *i = i1;
 381                         sim += abs(a->avg_r[i1*32+j1] - b->avg_r[i2*32+j2]);
 382                         sim += abs(a->avg_g[i1*32+j1] - b->avg_g[i2*32+j2]);
 383                         sim += abs(a->avg_b[i1*32+j1] - b->avg_b[i2*32+j2]);
 384                         }
 385                 /* check for abort, if so return 0.0 */
 386                 if (static_cast<gdouble>(sim) / (255.0 * 1024.0 * 3.0) > min) return 0.0;
 387                 }
 388
 389         return (1.0 - (static_cast<gdouble>(sim) / (255.0 * 1024.0 * 3.0)) );
 390 }
 391
 392 /* this uses a cutoff point so that it can abort early when it gets to
 393  * a point that can simply no longer make the cut-off point.
 394  */
 395 gdouble image_sim_compare_fast(ImageSimilarityData *a, ImageSimilarityData *b, gdouble min)
 396 {
 397         gint max_t = (options->rot_invariant_sim ? 8 : 1);
 398
 399         gint t;
 400         gdouble score, max_score = 0;
 401
 402         for(t = 0; t < max_t; t++)
 403         {
 404                 score = image_sim_compare_fast_transfo(a, b, min, t);
 405                 if (score > max_score) max_score = score;
 406         }
 407         return max_score;
 408 }
 409 /* vim: set shiftwidth=8 softtabstop=0 cindent cinoptions={1s: */